Papers by Raphaela Walger da Fonseca
The Daylit Area and the Regional Aspect of Daylight Sufficiency Metrics
Springer eBooks, 2023
E&S Engineering and Science
Muitos países adotam instrumentos regulatórios para a melhoria do desempenho das edificações e a ... more Muitos países adotam instrumentos regulatórios para a melhoria do desempenho das edificações e a qualidade luminosa é frequentemente abordada em seus escopos. Métodos simplificados facilitam a aplicação de tais instrumentos e a inteligência artificial tem se mostrado útil para esse fim. Assim, o objetivo deste trabalho é a propor um metamodelo, utilizando-se redes neurais artificiais, para verificar o desempenho luminoso de edificações residenciais, considerando o impacto do entorno construído no contexto da revisão da norma brasileira “ABNT NBR 15.575-1 Edificações habitacionais — Desempenho”. Para isto, adotou-se a base de dados simulados para a proposta de revisão da norma, contendo 36.000 casos que relacionam a influência de obstruções externas à edificação ao seu desempenho quanto à suficiência e uniformidade da luz natural. Assim, metamodelos de redes neurais artificias Perceptron Multicamadas foram treinados com dados das cidades de Curitiba, Brasília e Belém. A arquitetura d...
Building Simulation Conference Proceedings
The Brazilian National Standard for the assessment of residential buildings' performance presents... more The Brazilian National Standard for the assessment of residential buildings' performance presents limitations regarding metrics and methods recommended for daylight assessments. This paper presents the proposed updates for the standard, along with the development of a simplified simulation-based tool-DL Abacus-. The spatial Daylight Autonomy of 36,000 parametric cases was obtained through CBDM simulations. The abacuses were developed based on the most restrictive cases meeting the proposed targets. We developed a set of 9 abacuses, separated by latitude and visible transmittance. The tool will be useful for the standard application, especially in low-budget projects and remote regions of the country. Key Innovations The developed set of DL Abacus has been included in the Daylighting chapter of the Brazilian National Standard for the assessment of residential buildings' performance (ABNT NBR 15.575). For the definition of the level of performance, our proposal uses a range of fraction target instead of different illuminance targets. Thus, the whole process of assessment (through the DL Abacus or simulation) would be optimized. Practical Implications The proposed DL-Abacus will reach a broader public, thanks to a simplified method that uses, as input, architectural variables to verify the daylight performance in dwellings. This tool will allow quick filtering of those spaces that do not meet the required criteria.
Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de ... more Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e UrbanismoO escopo do presente trabalho aborda a influência das reflexões internas na iluminação natural do ambiente construído. Nesta pesquisa estudou-se como a geometria do espaço interno; as propriedades das superfícies; e a área, a posição e a distribuição das aberturas, influenciam nos valores e na distribuição atribuídos à iluminação refletida interna. O conhecimento destas relações possibilita estabelecer o comportamento luz refletida diante de modificação das mencionadas variáveis de modo a preencher uma lacuna na bibliografia existente. Os métodos simplificados, previstos e utilizados pelas legislações vigentes para avaliação do ambiente luminoso, não consideram as componentes básicas da luz que atingem o interior do mesmo. Fato que prejudica a previsão do comportamento da luz. A contribuição da iluminação natural em um ambiente depende diretamente ...
Superior-CAPES, por meio do Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior, Proc. n. 12289-12-4. O p... more Superior-CAPES, por meio do Programa de Doutorado Sanduíche no Exterior, Proc. n. 12289-12-4. O período de sanduíche ocorreu de 31/12/2012 a 31/08/2013. Dedico este trabalho com amor aos meus eternos incentivadores: meu marido, Rafael; minha família, Ronaldo, Elmari e Caroline; e meu orientador Fernando O. R. Pereira. AGRADECIMENTOS Agradeço a Deus, por ter me guiado para o universo da pesquisa, pelas pessoas que colocou no meu caminho e pelas lições de vida e de conhecimento aprendidas durante o longo período do doutoramento. Ao meu marido, Rafael, por estar sempre ao meu lado, embarcando comigo nos meus sonhos, compartilhando cada momento, desde se aventurar a passar oito meses na Califórnia a entender a minha ausência e a me dar suporte em todas as atividades cotidianas; por ter sempre palavras acolhedoras nos momentos em que mais precisei e, sobretudo, pelo amor e carinho dedicados. Aos meus pais, Ronaldo e Elmari, e à minha irmã Caroline, por serem meu porto seguro, meu alicerce, não importando onde eu esteja; pelo amor incondicional, pelo exemplo e por serem sempre tão presentes em todos os momentos da minha vida. Ao professor, orientador e pai na vida acadêmica, Fernando O. R. Pereira, por ter despertado em mim o deleite pela pesquisa de iluminação natural, por ter me ensinado a pesquisar por amor à ciência, com responsabilidade, sem deixar as outras coisas boas da vida de lado, por me inspirar através de seu exemplo e, principalmente, pela amizade, apoio constante e dedicação que confere a mim e a todos do LabCon. Ao professor e coorientador Konstantinos Papamichael, pelas incansáveis orientações semanais no período do doutorado sanduíche na UC Davis e pelas orientações via Skype e e-mail depois do meu retorno ao Brasil; por me instigar a examinar todos os resultados detalhadamente em sua essência, por me questionar em tudo, reforçando a minha formação como pesquisadora, e por ter recebido a mim e ao Rafael tão bem no CLTC, tornando-se um amigo. Aos membros da banca examinadora Ana Ligia Papst de Abreu, Claudia Naves David Amorim, Roberta Vieira Gonçalves de Souza, Enedir Ghisi, Fernando Simon Westphal e Roberto Lamberts, por aceitarem o convite de avaliar este trabalho e pelo esforço de encontrar uma data comum para a realização da banca entre os seus inúmeros compromissos. Ao professor e diretor do CLTC, Michael Siminovitch, e a todos os colegas, pela recepção acolhedora, troca de experiências e ótimos momentos vividos durante o período de estágio sanduíche. À CAPES, pelo apoio financeiro concedido durante o período regular de doutoramento e durante o período de doutorado sanduíche nos Estados Unidos.
Esse trabalho verificou o potencial da utilização do Fator de Luz Diurna temporal para a estimati... more Esse trabalho verificou o potencial da utilização do Fator de Luz Diurna temporal para a estimativa do consumo de iluminação de ambientes com diferentes volumetrias, tipos de aberturas e distribuição de fotosensores[1]. Tal potencial foi verificado frente à simulação computacional anual baseada no clima, por meio de um estudo de caso para Florianópolis. Avaliaram-se seis cenários paramétricos cujas variações contemplaram a profundidade do ambiente, o tamanho da abertura e a área de atuação dos fotosensores. O método assume a premissa de que um único ponto de análise, associado à zona de controle do fotosensor e localizado na parcela da zona mais distante da abertura, é adotado para estimar o consumo de iluminação. A escolha desse ponto mostrou-se válida, dependendo da profundidade da área de abrangência do sensor e do tamanho da janela. Em geral, os resultados subestimaram o aproveitamento da luz natural. Concluiu-se que o método tem potencial para ser aplicado com erros de ~10%, de...
Oculum Ensaios, 2021
As mudanças impostas pela pandemia do novo coronavírus são desafiadoras. Isolamento social, novas... more As mudanças impostas pela pandemia do novo coronavírus são desafiadoras. Isolamento social, novas medidas de biossegurança e condições diferentes de viver levantam questões sobre o futuro da forma de habitar e usufruir as cidades e seus espaços. Diante disso, desenvolveu-se uma pesquisa exploratória visando apreender a percepção das pessoas quanto à sua relação, satisfação e expectativas para com o espaço livre público urbano, com o bairro e com asua moradia durante e após a pandemia, dadas as modificações em suas rotinas. O presente trabalho trata-se de um recorte dessa pesquisa, tendo como objetivo compreender o nível de satisfação das pessoas em relação ao bairro em que moravam e aos espaços abertos da cidade durante a quarentena, bem como suas expectativas de futuro. Para isso,foi aplicado um questionário online, divulgado por meio de redes sociais, através do qual foram coletadas 1858 respostas válidas. Entre os resultados obtidos, destaca-se: i. que o impacto do enclausurament...
Pós: Revista do Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo da FAUUSP, 2021
Esse trabalho verificou o potencial da utilização do Fator de Luz Diurna temporal para a estimati... more Esse trabalho verificou o potencial da utilização do Fator de Luz Diurna temporal para a estimativa do consumo de iluminação de ambientes com diferentes volumetrias, tipos de aberturas e distribuição de fotosensores[1]. Tal potencial foi verificado frente à simulação computacional anual baseada no clima, por meio de um estudo de caso para Florianópolis. Avaliaram-se seis cenários paramétricos cujas variações contemplaram a profundidade do ambiente, o tamanho da abertura e a área de atuação dos fotosensores. O método assume a premissa de que um único ponto de análise, associado à zona de controle do fotosensor e localizado na parcela da zona mais distante da abertura, é adotado para estimar o consumo de iluminação. A escolha desse ponto mostrou-se válida, dependendo da profundidade da área de abrangência do sensor e do tamanho da janela. Em geral, os resultados subestimaram o aproveitamento da luz natural. Concluiu-se que o método tem potencial para ser aplicado com erros de ~10%, de...
Tools able to allow fast construction performance feedback in early design stages are essential t... more Tools able to allow fast construction performance feedback in early design stages are essential to the design process. Artificial neural networks (ANNs) have high potential to metamodeling building energy performance considering daylighting harvesting. The aim of the present study was to assess the potential of ANNs to predict the energy performance of daylit buildings located in different climate. The ANNs were trained using results from parametric computational energy simulations, by taking into consideration the key daylighting parameters. Accordingly, the ANNs were able to predict the total energy consumption in different climates when cities from different hemispheres were taken into account.
Journal of Daylighting, 2021
Daylight harvesting is a well-known strategy to address building energy efficiency. However, few ... more Daylight harvesting is a well-known strategy to address building energy efficiency. However, few simplified tools can evaluate its dual impact on lighting and air conditioning energy consumption. Artificial neural networks (ANNs) have been used as metamodels to predict energy consumption with high precision, few input parameters and instant response. However, this approach still lacks the potential to estimate consumption when there is daylight harvesting, at the ambient level, where the effect of orientation can be noted. This study investigates this potential, in order to evaluate the applicability of ANNs as a tool to aid the architectonic design. The ANNs were approached as metamodels trained based on EnergyPlus thermo-energetic simulations. The network configuration focused on determining its simplest feasible form. The input parameters adopted as the main variables of the building envelope were as follows: orientation, window-to-wall ratio and visible transmission. The effects...
Gestão & Tecnologia de Projetos, 2021
A pandemia de COVID-19 impôs novos modos de relação entre as pessoas e seus ambientes e nos desaf... more A pandemia de COVID-19 impôs novos modos de relação entre as pessoas e seus ambientes e nos desafiou a avaliar e repensar o habitat humano de modo a acomodar e dar suporte a tais mudanças. Assim, o objetivo deste trabalho é abordar características físicas da moradia em sua relação com a satisfação ambiental no contexto da quarentena. Para tal, são apresentados os resultados de uma pesquisa da qual participaram 1858 pessoas, majoritariamente do Sul do Brasil, realizada por meio de questionário online aplicado de abril a maio de 2020, num momento de maior isolamento social no país. Os participantes caracteristicamente avaliaram a própria moradia de forma positiva, porém aspectos ligados à oferta de espaço e de acesso a elementos naturais (como plantas e luz natural) estiveram entre os mais citados como características deficientes da habitação. Além disso, condições inadequadas de iluminação estiveram relacionadas a alterações de padrão de sono ou nível de alerta. Observou-se ainda que...
Blucher Design Proceedings, 2020
The openings features definition, considering the obstructions influence caused by the urban envi... more The openings features definition, considering the obstructions influence caused by the urban environment, are extremely relevant for the daylit buildings design. The complexity of the daylight phenomenon and the need to estimate its performance spread the use of parametric simulation and simulation programs. Thus, this article aims to create a parametric process, derived from a digital process, capable of simulating and registering the performance of daytime construction in different urban scenarios in an automated way. This process made it possible to generate a series of data capable of producing tools for understanding the phenomenon of natural daylight.
Projetos de iluminação eficientes para o setor comercial através da Etiqueta PBE Edifica
682: A Study on Daylighting Internally Reflected Component - Correlation Between Theoretical and Real ArchItectural Models
Good designs are featured by the use of efficient technology and by the passive uses of renewable... more Good designs are featured by the use of efficient technology and by the passive uses of renewable energy, as daylighting. In situations where the direct light values are low or in points where it is not possible to visualize the sky, the internally reflected light (IRC) might be the answer. The present work aims at tackling the IRC contribution inside the buildings through theoretical models with geometric variations and surfaces reflectances. The results obtained in these models are compared with measurements in the scale model of a real building performed under a mirror- box artificial sky. This comparison enabled to stress daylighting design through geometric drawings and reflectance's manipulation. Two methods were adopted: a graphic and an analytical method. The research made it possible to correlate the IRC with the environment physical features.
Ambiente Construído, 2012
Muitos estudos já comprovaram a preferência dos usuários pela luz natural como fonte de luz em ed... more Muitos estudos já comprovaram a preferência dos usuários pela luz natural como fonte de luz em edificações. Além de benefícios à saúde atribuídos a sua influência no ritmo circadiano humano, a elevada qualidade na reprodução de cor, entre outros aspectos, a luz natural apresenta reconhecido potencial de economia de energia quando substitui ou complementa a iluminação artificial. Outro fator a ser considerado é que a maior disponibilidade de iluminação natural coincide com o horário comercial de funcionamento de edificações de escritório. Neste contexto, o objetivo deste trabalho é demonstrar um comparativo entre dois modelos de aproximação de funções utilizadas para representar o potencial de economia de energia través do uso da iluminação natural em escritórios. São eles: Regressão Linear Multivariada e Regressão Não Linear Multivariada, também conhecida como Rede Neural Artificial (RNA). Os resultados mostraram que as RNAs são mais adequadas para esse tipo de problema devido a sua...
XV Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, 2014
Um dos questionamentos frequentes em relação aos Requisitos Técnicos da Qualidade para edifícios ... more Um dos questionamentos frequentes em relação aos Requisitos Técnicos da Qualidade para edifícios comerciais, de serviços e públicos (RTQ-C) refere-se ao qual seria o potencial de economia de energia de uma edificação para diferentes níveis de eficiência. Neste sentido, através deste artigo objetiva-se a avaliação exploratória do potencial de economia de energia considerando como base de dados tipologias de edificações etiquetadas. O programa S3e foi utilizado para quantificar o consumo de energia dos modelos de referência que representam os níveis A, B, C e D. Os resultados de comparação entre os consumos apontaram uma economia média de energia obtida entre os modelos de referência nível "A" e "D" de aproximadamente 26%, variando entre 21% a 34% conforme a edificação e a zona bioclimática. A principal contribuição deste trabalho é a elucidação do potencial de economia de energia de uma edificação que considera o RTQ-C. Para a difusão e solidez da etiquetagem de eficiência energética de edificações é de fundamental importância que o setor da construção civil possa mensurar os benefícios de uma edificação com uma boa classificação de eficiência energética.
Energy and Buildings, 2013
Daylighting has a recognized potential for electric energy savings when used as a complement for ... more Daylighting has a recognized potential for electric energy savings when used as a complement for artificial lighting. Recent studies have indicated that artificial neural networks (ANNs) present high potential for daylighting analysis in buildings. In this study, a statistical performance method based on ANNs is evaluated. The ANN use is assessed in comparison with the multivariate linear regression (MLR) technique in order to represent the potential for energy savings through the daylighting use in office buildings. The data set was based on computer simulation results obtained with 216 models and used to develop a MLR equation. The simulations were performed with Daysim (daylighting) coupled to EnergyPlus (energy). In parallel, an approximation model using ANN was applied. The method adopted for the training and validation of the ANN was a cross-validation procedure, recommended for limited data sets. The results demonstrate that the ANN have shown a better performance in representing this problem, since it presented a lower coefficient of determination and an acceptable mean square error. In addition, the ANNs presented learning skills which allow them to perform the generalization process in a better way. After being validated, the ANN is expected to provide output results for input data which have not yet been submitted to it, providing reasonable estimates of daylighting impact on electric energy need for new environments.
Anais do XIX Congresso da Sociedade Ibero-americana de Gráfica Digital 2015, 2015
This study comprises the developing process of a parameterization algorithm in grasshopper forbui... more This study comprises the developing process of a parameterization algorithm in grasshopper forbuilding daylight and energy integrated simulation considering the main daylighting key-variables. DIVA for Grasshopper plugin was used to carry out the simulations in Radiance/Daysim and Energyplus. The algorithm enables several sample simulationswhile improvingprocess agility, providing a graphical output of the models andminimizing the possibility of human errors. Acase study considering three different samples simulation was proposed aiming to test the algorithm. Its resultswere used to evaluatethe sample size required to train an artificial neural network for modeling daylighting harvesting potential.
Ambiente Construído, 2017
Resumo Este trabalho teve por objetivo propor um método simplificado que integre a aplicação de r... more Resumo Este trabalho teve por objetivo propor um método simplificado que integre a aplicação de redes neurais artificiais (RNA) com zoneamento de iluminação natural para a estimativa da redução do consumo energético de edifícios não residenciais em função do aproveitamento da luz natural. Utilizou-se metamodelagem, sendo as redes treinadas com base em resultados obtidos através de simulações computacionais energéticas integradas. Utilizou-se a técnica de amostragem Hipercubo Latino para gerar os dados de entrada, que foram parametrizados com o plug-in Grasshopper e simulados com o plug-in Diva, do programa Rhinoceros. Para a aplicação do método propôs-se uma RNA tendo como parâmetro de saída densidade de potência de iluminação em uso combinada, através de ponderação por área, com um zoneamento de iluminação natural que considera o dinamismo do clima. Discutiu-se a relação entre a sequência proposta, cujos erros foram inferiores a 5%, o RTQ-C e índices mínimos de iluminação natural. ...
This article tackles the impact of internal reflections in day-lit built environments. This study... more This article tackles the impact of internal reflections in day-lit built environments. This study shows how the inner space geometry, surface properties, openings percentage, position and distribution affect the values and distribution attributed to the internally reflected component. Such knowledge enables us to establish parameters and relations among the above variables so as to fill a gap in the existing biography. The simplified methods provided and used by existing legislation to assess the day-lit environment do not take into account light's basic components, which affect the internal spaces. Therefore, this fact has a negative influence on the prediction of light's behavior. Daylighting contribution in an environment depends directly on the sky component, on the light reflected on external surfaces, and also on the light reflected on internal surfaces among other aspects; this knowledge is crucial for a good understanding of the day-lit environment. The findings of this study should enable the manipulation of variable values and parameters, which affect the reflected light in order to ensure both the quantity and mainly the quality of the day-lit environment.
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